Metabolisme en metabole regeling
e- les 1
Module 1.1: Biomoleculen
Belangrijke klassen biomoleculen:
- Opgebouwd uit een beperkt aantal bouwstenen
- Gedrag van deze structuren wordt sterk beïnvloed door de aanwezigheid van water
- Grenzen bepaalt door waterafstotende membranen
● Suikers (koolhydraten)
- Molmassa is niet 1 getal → kan variëren
- Vb. cellulose, chitine,...
- Polysachariden zoals zetmeel spelen een heel belangrijke rol bij de voeding
- Toegevoegde suikers: Sucrose, fructose,... → in de mondzorg, chronische metabole
ziekten
Stereochemie van suikers
Fischerprojectie
- C-skelet → spiegelbeelden of varianten
- Fischer → heeft de ruimtelijke isomerie beschreven; chirale centra
- Spiegelbeelden tov van elkaar, van 1 van die chirale centra = epimeren
Haworth projectie
- Op de 6-ring ontstaat een nieuwe OH groep door de intramoleculaire binding
- Anomeren
Glycosidebinding
- Maltose → ontstaat bij de afbraak van zetmeel
- Verbinding tussen 2 D-glucose bouwstenen
- Alfa 1-4 glycosidebinding
Voorbeelden:
Disachariden
- Sucrose opgebouwd uit een D-glucose en D-fructose
- Lactose
= een van nature voorkomende disacharide in moedermelk en koemelk
- opgebouwd uit D-galactose en D-glucose
Oligosachariden
- Hangen op hun beurt vast aan lipiden of proteïnen ⇒ glycolipiden en glycoproteïnen
- Heel veel verschillende bouwstenen die op verschillende manieren aan elkaar
kunnen vastzitten
- 2 mogelijkheden O-gebonden aan een serine residu of N-gebonden aan een
asparagine residu
Polysachariden
Chloë Van Hove
2de bach Biomedische Wetenschappen
, - Cellulose (glucose) en chitine (acetylglucosamine) → homopolymeren
- Stijve structuur → altijd beta 1-4 binding ⇒ vezelachtige en harde substantie die het
organisme stevigheid geeft
- Waterstofbrug
Glycosaminoglycanen
- Zeer grote structuur met tienduizenden bouwstenen
- Altijd suikers met negatieve ladingen vb. carboxylgroepen,
zwavelzuurgroepen
- Altijd een N
- Repetitie van disachariden
- Heparine → bijzonder negatief geladen
Zetmeel
Glycogeen
Dextranen:
- Gemaakt door de microbiota in de mondholte ⇒ kolonies van bacteriën die
dextranen gaan opslaan of vrijzetten = tandplaque ⇒ tandsteen ⇒ tandvlees
gaat regresseren
● Lipiden (vetten)
- Opgebouwd uit een vetzuur en een alcohol drager
- Diverse structuren
- Sterk hydrofoob
Vetzuren
- Essentieel onderdeel van een aantal lipiden
- Er bestaan vetzuren met alleen enkelvoudige C-C binden = verzadigd
en met meervoudige bindingen = onverzadigd
- Cis configuratie meest voorkomend
- Trans vetzuren zijn belangrijk bij de verklaring van ongezonde voeding
Triglyceriden = tri-glycerolen
- Verbindingen waarbij de alcoholglycerol 3x is veresterd met 3 verschillende
vetzuurketens
- Harde en zachte situaties → knik in de vetzuurketen ⇒ van der waals interacties
minder goed ⇒ vloeibare toestand
Het ontstaan van lipidendubbellagen
- Je kan de structuren stapelen ⇒ laag
- Hoe meer dubbele bindingen hoe hoger de smelttemperatuur, hogere vloeibaarheid
Chloë Van Hove
2de bach Biomedische Wetenschappen
,Cholesterol: Belangrijk membraanlipide
- Alcohol structuur met zeer typische opbouw
- Stijve platte structuur met 4 ringen → 3 6-ringen en 1 5-ring
- 27 C atomen
- Overwegend apolair → OH groep uitzondering
- Sfingomyeline: verzadigde vetzuurstaarten → vrij stijf
⇒ Cholesterol + sfingomyeline ⇒ nog stijvere structuur ⇒ lipid rafts in vloeibare membraan
Het vloeibaar mozaïekmodel van biologische membranen
- Vloeibare zee van lipiden waar de belangrijke onderdelen van het membraan in
ronddobberen
- Vrije cholesterol!
● Aminozuren en eiwitten
- Aminozuurmetabolisme
- Essentiële groep van AZ → moeten we opnemen in ons lichaam, kunnen we niet zelf
aanmaken
- Eiwitten → E-bron
Zijketenmodificaties
- Via fosforylering en desfosforylering
- Proteïne kinasen en proteïne fosfatasen
Unieke aard van de primaire eiwitstructuur
- Runderinsuline ≈ menselijke insuline
Orthologe verwantschap van primaire eiwitstructuren ⇒ stamboom
- Het tellen van het aantal verschillen tussen de orthologe vergelijkingen
- Verschillende diersoorten vergelijken voor hetzelfde type eiwit
Paraloge verwantschap van primaire eiwitstructuren
- IGF1 en IGF2 = insuline achtige hormonen
- Relaxines → functie nauwelijks bekend
- Binnen dezelfde diersoort zoeken naar eiwitten of nucleïnezuren waarvan de
sequentie lijkt op de sequentie waarvan men vertrekt
Evolutionaire verklaring voor paraloge wetenschappen
- Eiwit → ideale sequentie om zijn functie uit te oefenen ⇒ alle veranderingen die
hierna nog optreden zijn nadelig, want ze wijken dan af van de ideale sequentie ⇒
evolutie stopt
- Als genduplicatie doorgaat dan kan het oorspronkelijke gen doorgaan met zijn
oorspronkelijke functie en het gedupliceerde gen kan zijn eigen weg inslaan vb.
nieuwe mutaties,... ⇒ nieuwe functies
Chloë Van Hove
2de bach Biomedische Wetenschappen
, Wijd verspreide paralogie: hele genoomduplicaties?
- Er zijn veel voorbeelden van groepen van genen die men duidelijk kan identificeren
- In het menselijk haploid genoom → 4 kopieën van die groepen
- Totale genoomduplicaties
- Eerste duplicatie ⇒ veel tijd ⇒ genen gaan verloren, mutaties treden op ⇒ we gaan
afwijken van de eerste 2 genen ⇒ 2de genoomduplicatie ⇒ 4 kopieën, 2 paar
- 3 functionele genen ENO4 codeert niet voor een functioneel enzym
- De 3 paralogen liggen op 3 verschillende chromosomen → liggen heel ver van elkaar
in de ruimte van het genoom
- Ook paralogie voor de buren → ATN1L en ATN1
- ENO1 vindt men een beetje overal
- ENO2 komt specifiek voor in neuronen
- ENO3 komt specifiek voor in de skeletspieren
- Verschil tussen de paralogen obv de expressie
- Moonlighting = totaal niet gerelateerde functies van een eiwit
Paralogie ⇒ nieuwe functie
→ Gamma-globine vergelijken met bèta-globine
- Gasuitwisseling voor foetus: O2 stroomt via diffusie van de moederlijke rode
bloedcellen naar de foetale rode bloedcellen
- Bloed van mama en foetus mengt niet!! → via capillairen
→ HBG vergelijken met HBB
- Grote overeenkomsten maar ook verschillen
- Belangrijk verschil aan de carboxyterminale zijde → 4AZ voor het uiteinde → van
een histidine in de beta keten tot een serine in de gamma keten ⇒ invloed op een
niche waarbij de beta en de alfa ketens met elkaar interageren
- Allosterische regeling
● Basen, nucleosiden, nucleotiden en nucleïnezuren
- Terminologie!
- Nucleosiden → ontbreken een P
- Nucleïnezuren = polymeren van nucleotide structuren → nummeren van 5' naar 3'
- Suiker in RNA wereld = ribose
- Suiker in DNA wereld = desoxyribose
- Nucleotiden dragen een P op de suiker
● Enzymen: de katalysatoren van het metabolisme
- Groep van eiwitten die als functie heeft het katalyseren van chemische reacties
- Peptidebinding zeer stabiel → onze huid heeft vooral een eiwit opbouw
- Katalysatoren in onze darmholte vb. hydrolasen = spijsverteringsenzymen die met
bhv water reagentia gaan losmaken
- Elk typische chemische reactie doet beroep op een specifiek enzym
Chloë Van Hove
2de bach Biomedische Wetenschappen
e- les 1
Module 1.1: Biomoleculen
Belangrijke klassen biomoleculen:
- Opgebouwd uit een beperkt aantal bouwstenen
- Gedrag van deze structuren wordt sterk beïnvloed door de aanwezigheid van water
- Grenzen bepaalt door waterafstotende membranen
● Suikers (koolhydraten)
- Molmassa is niet 1 getal → kan variëren
- Vb. cellulose, chitine,...
- Polysachariden zoals zetmeel spelen een heel belangrijke rol bij de voeding
- Toegevoegde suikers: Sucrose, fructose,... → in de mondzorg, chronische metabole
ziekten
Stereochemie van suikers
Fischerprojectie
- C-skelet → spiegelbeelden of varianten
- Fischer → heeft de ruimtelijke isomerie beschreven; chirale centra
- Spiegelbeelden tov van elkaar, van 1 van die chirale centra = epimeren
Haworth projectie
- Op de 6-ring ontstaat een nieuwe OH groep door de intramoleculaire binding
- Anomeren
Glycosidebinding
- Maltose → ontstaat bij de afbraak van zetmeel
- Verbinding tussen 2 D-glucose bouwstenen
- Alfa 1-4 glycosidebinding
Voorbeelden:
Disachariden
- Sucrose opgebouwd uit een D-glucose en D-fructose
- Lactose
= een van nature voorkomende disacharide in moedermelk en koemelk
- opgebouwd uit D-galactose en D-glucose
Oligosachariden
- Hangen op hun beurt vast aan lipiden of proteïnen ⇒ glycolipiden en glycoproteïnen
- Heel veel verschillende bouwstenen die op verschillende manieren aan elkaar
kunnen vastzitten
- 2 mogelijkheden O-gebonden aan een serine residu of N-gebonden aan een
asparagine residu
Polysachariden
Chloë Van Hove
2de bach Biomedische Wetenschappen
, - Cellulose (glucose) en chitine (acetylglucosamine) → homopolymeren
- Stijve structuur → altijd beta 1-4 binding ⇒ vezelachtige en harde substantie die het
organisme stevigheid geeft
- Waterstofbrug
Glycosaminoglycanen
- Zeer grote structuur met tienduizenden bouwstenen
- Altijd suikers met negatieve ladingen vb. carboxylgroepen,
zwavelzuurgroepen
- Altijd een N
- Repetitie van disachariden
- Heparine → bijzonder negatief geladen
Zetmeel
Glycogeen
Dextranen:
- Gemaakt door de microbiota in de mondholte ⇒ kolonies van bacteriën die
dextranen gaan opslaan of vrijzetten = tandplaque ⇒ tandsteen ⇒ tandvlees
gaat regresseren
● Lipiden (vetten)
- Opgebouwd uit een vetzuur en een alcohol drager
- Diverse structuren
- Sterk hydrofoob
Vetzuren
- Essentieel onderdeel van een aantal lipiden
- Er bestaan vetzuren met alleen enkelvoudige C-C binden = verzadigd
en met meervoudige bindingen = onverzadigd
- Cis configuratie meest voorkomend
- Trans vetzuren zijn belangrijk bij de verklaring van ongezonde voeding
Triglyceriden = tri-glycerolen
- Verbindingen waarbij de alcoholglycerol 3x is veresterd met 3 verschillende
vetzuurketens
- Harde en zachte situaties → knik in de vetzuurketen ⇒ van der waals interacties
minder goed ⇒ vloeibare toestand
Het ontstaan van lipidendubbellagen
- Je kan de structuren stapelen ⇒ laag
- Hoe meer dubbele bindingen hoe hoger de smelttemperatuur, hogere vloeibaarheid
Chloë Van Hove
2de bach Biomedische Wetenschappen
,Cholesterol: Belangrijk membraanlipide
- Alcohol structuur met zeer typische opbouw
- Stijve platte structuur met 4 ringen → 3 6-ringen en 1 5-ring
- 27 C atomen
- Overwegend apolair → OH groep uitzondering
- Sfingomyeline: verzadigde vetzuurstaarten → vrij stijf
⇒ Cholesterol + sfingomyeline ⇒ nog stijvere structuur ⇒ lipid rafts in vloeibare membraan
Het vloeibaar mozaïekmodel van biologische membranen
- Vloeibare zee van lipiden waar de belangrijke onderdelen van het membraan in
ronddobberen
- Vrije cholesterol!
● Aminozuren en eiwitten
- Aminozuurmetabolisme
- Essentiële groep van AZ → moeten we opnemen in ons lichaam, kunnen we niet zelf
aanmaken
- Eiwitten → E-bron
Zijketenmodificaties
- Via fosforylering en desfosforylering
- Proteïne kinasen en proteïne fosfatasen
Unieke aard van de primaire eiwitstructuur
- Runderinsuline ≈ menselijke insuline
Orthologe verwantschap van primaire eiwitstructuren ⇒ stamboom
- Het tellen van het aantal verschillen tussen de orthologe vergelijkingen
- Verschillende diersoorten vergelijken voor hetzelfde type eiwit
Paraloge verwantschap van primaire eiwitstructuren
- IGF1 en IGF2 = insuline achtige hormonen
- Relaxines → functie nauwelijks bekend
- Binnen dezelfde diersoort zoeken naar eiwitten of nucleïnezuren waarvan de
sequentie lijkt op de sequentie waarvan men vertrekt
Evolutionaire verklaring voor paraloge wetenschappen
- Eiwit → ideale sequentie om zijn functie uit te oefenen ⇒ alle veranderingen die
hierna nog optreden zijn nadelig, want ze wijken dan af van de ideale sequentie ⇒
evolutie stopt
- Als genduplicatie doorgaat dan kan het oorspronkelijke gen doorgaan met zijn
oorspronkelijke functie en het gedupliceerde gen kan zijn eigen weg inslaan vb.
nieuwe mutaties,... ⇒ nieuwe functies
Chloë Van Hove
2de bach Biomedische Wetenschappen
, Wijd verspreide paralogie: hele genoomduplicaties?
- Er zijn veel voorbeelden van groepen van genen die men duidelijk kan identificeren
- In het menselijk haploid genoom → 4 kopieën van die groepen
- Totale genoomduplicaties
- Eerste duplicatie ⇒ veel tijd ⇒ genen gaan verloren, mutaties treden op ⇒ we gaan
afwijken van de eerste 2 genen ⇒ 2de genoomduplicatie ⇒ 4 kopieën, 2 paar
- 3 functionele genen ENO4 codeert niet voor een functioneel enzym
- De 3 paralogen liggen op 3 verschillende chromosomen → liggen heel ver van elkaar
in de ruimte van het genoom
- Ook paralogie voor de buren → ATN1L en ATN1
- ENO1 vindt men een beetje overal
- ENO2 komt specifiek voor in neuronen
- ENO3 komt specifiek voor in de skeletspieren
- Verschil tussen de paralogen obv de expressie
- Moonlighting = totaal niet gerelateerde functies van een eiwit
Paralogie ⇒ nieuwe functie
→ Gamma-globine vergelijken met bèta-globine
- Gasuitwisseling voor foetus: O2 stroomt via diffusie van de moederlijke rode
bloedcellen naar de foetale rode bloedcellen
- Bloed van mama en foetus mengt niet!! → via capillairen
→ HBG vergelijken met HBB
- Grote overeenkomsten maar ook verschillen
- Belangrijk verschil aan de carboxyterminale zijde → 4AZ voor het uiteinde → van
een histidine in de beta keten tot een serine in de gamma keten ⇒ invloed op een
niche waarbij de beta en de alfa ketens met elkaar interageren
- Allosterische regeling
● Basen, nucleosiden, nucleotiden en nucleïnezuren
- Terminologie!
- Nucleosiden → ontbreken een P
- Nucleïnezuren = polymeren van nucleotide structuren → nummeren van 5' naar 3'
- Suiker in RNA wereld = ribose
- Suiker in DNA wereld = desoxyribose
- Nucleotiden dragen een P op de suiker
● Enzymen: de katalysatoren van het metabolisme
- Groep van eiwitten die als functie heeft het katalyseren van chemische reacties
- Peptidebinding zeer stabiel → onze huid heeft vooral een eiwit opbouw
- Katalysatoren in onze darmholte vb. hydrolasen = spijsverteringsenzymen die met
bhv water reagentia gaan losmaken
- Elk typische chemische reactie doet beroep op een specifiek enzym
Chloë Van Hove
2de bach Biomedische Wetenschappen
